Le calcul du secteur sombre de notre univers
Les simulations numériques sont des outils efficaces qui donnent des prévisions solides pour résoudre les problèmes cosmologiques, dont la naissance et le développement d'objets astrophysiques. Ces estimations de la manière dont différents processus physiques évoluent, une fois comparées aux observations actuelles et futures, peuvent aider à évaluer les principaux paramètres cosmologiques. Les ressources informatiques disponibles permettent l'étude d'une multitude de processus astrophysiques dans l'univers observable. Cependant, 95 % de l'énergie de notre univers sont fournis par deux composants d'une nature encore inconnue. L'énergie sombre et la matière noire ont été les principaux sujets du projet COSMOTOOLKIT («Computing in the dark sector: a Cactus toolkit for modified-gravity cosmologies»). Le projet COSMOTOOLKIT a été consacré à l'extension du kit Einstein librement accessible pour utilisation dans la cosmologie numérique. Ce kit, développé par des chercheurs du monde entier, combine un ensemble d'outils nécessaires pour simuler les trous noirs, effondrer les étoiles et d'autres objets compacts. Les chercheurs du projet ont développé un ensemble d'outils logiciels et de bibliothèques pouvant permettre de nouvelles sciences. De manière spécifique, des techniques numériques ont été intégrées pour l'évolution des liquides tels que la poussière cosmique et les champs gravitationnels scalaires. Outre les simulations des régions plus grandes que quelques gigas par seconde (gigaparsecs), la base informatique a été adaptée pour permettre les premiers modèles 3D de notre univers. La base a également été posée pour soutenir les efforts théoriques pour définir les signatures des ondes gravitationnelles. En parallèle, l'existence et le caractère unique des solutions pour les équations du champ d'Einstein sur les espaces temps périodiques ont été étudiés. Alors que des solutions ont été recherchées pendant un demi-siècle, le projet COSMOTOOLKIT a été le premier à dévoiler le comportement complet des trous noirs. La phénoménologie riche a été décrite via des simulations numériques pour le développement de structures. Le portail en ligne «The black-hole-lattice lab» a été établi pour partager les nouveaux codes et modéliser de manière réaliste les phénomènes cosmologiques. Cela servira également d'entrepôt d'informations sur les trous noirs et de lien pour permettre aux scientifiques de se rencontrer et de discuter. Une collaboration étroite s'est avérée fructueuse au sein du projet COSMOTOOLKIT, elle sera nécessaire pour l'optimisation des méthodes numériques.
Mots‑clés
Cosmologie, logiciels, énergie sombre, matière noire, simulations, univers, trous noirs, bibliothèques, signatures d'ondes gravitationnelles
